论文部分内容阅读
【摘要】对斜拉桥结构安全性进行衡量的最为关键的一个标准就是运营期间斜拉桥斜拉索的安全性。出于对斜拉索钢丝与高强拉丝不均匀性之间相互影响的考虑，本文立足于可靠度观点对桥梁运营条件下斜拉索安全系数的变化进行了分析，然后以此为基础对分析大跨度斜拉桥拉索安全性的有效对策进行了分析。
【关键词】斜拉桥；拉索；安全系数
对斜拉桥结构安全进行衡量的重要指标就是运营期间斜拉桥斜拉索的安全性，由于钢丝本身的疲劳和锈蚀而导致断裂，这一现象是导致斜拉索受到破坏的关键原因，斜拉桥在使用期间的失效事故大部分都是由拉索失效引发的。本文以某大桥斜拉索工程为例，对大跨度斜拉桥拉索安全性的分析方法进行了分析。
1.大跨度斜拉桥拉索强度模型分析
大跨度屋盖中的索承体系、吊桥的吊索、悬索桥的吊索和主缆、斜拉桥的斜拉索等在对静荷载和动荷载进行承受的时候都采用了缆索。通常在设计阶段将组成索的钢丝公称破断力加起来作为钢索公称破断索力。但是因为在结构评估阶段需要对拉索承载力进行准确的计算，并且要对在增长的荷载作用下钢索出现的失效过程的复杂性进行考虑，对钢丝在承受荷载和变形的时候出现的索内断丝、腐蚀、交互效应等情况的综合影响进行考虑[1]。
2.采用Monte Carlo法对拉索强度进行估算
首先，钢丝样本本构之间的关系：因为受到了试验设备条件的影响，一般从钢丝样本的室内拉伸试验中对拉索的强度进行研究。在工程施工后期，分别选取其上游两个拉索中的长钢丝实施静力试验。本文以试验结果为根据，选择两阶段模型对拉索钢丝的本构特性进行模拟，采用线性对第一阶段进行表示；采用简化成线性的方式对样本非线性后屈服特性进行表示。尽可能少的控制点、计算更加方便、简单是简化钢丝将本本构关系时必须遵守的原则。通过对E、εe、εu、σu等四个随机变量的利用，以试验结果为根据对随机变量的统计分布参数进行确定，其中统一量均值和试验均值之比就是均值系数，标准差与均值之比就是变异系数[2]。统一的统计分布式所有变量的服从对象。在本次研究中选择对数正态分布和正态分布，并未对随机变量之间的相关性等进行考虑，各个变量之间假设具有相互独立性。下表1为随机变量的统计分布。
其次，钢丝本构关系：采用简化模拟的方式将一根钢丝模拟成一个串联系统，这个串联系统是由m段钢丝试样共同组成的，那么该钢丝的强度也就是其中最弱节段的强度。采用L和L0来表示钢丝的长度和节段长度。这时候如果将拉力施加在钢丝端部，就会有不同的应变出现于不同的节段。在这种情况下，这个问题就变成了串联问题。
最后，拉索模型强度：可以采用钢丝串联模型对平行钢丝束拉索的强度进行模拟，在斜拉索中不需要对断裂后钢丝的摩擦效应进行考虑，认为一旦某根钢丝出现断裂的情况就会在承载中退出去。在钢索平均强度不断减小的同时，其同时也具有越来越小的强度变异系数，特别是一些中等数量钢丝的拉索中这个定值就是其平均强度。而这个效应就是所谓的Daniel效应，在该大桥拉索中钢丝数位109—301，因此必须考虑Daniel效应的影响。
3.分析拉索的安全性
3.1被活载引起的最大索力
在非线性几何分析大跨度斜拉桥时，分析的初態应该为恒载状态，分析活载的内力。如果斜拉桥的跨度不大于600米，可以使用线性挠度来对其进行分析。在初始状态下，可以对索力的影响线进行直接计算，通过一次性加载，将最不利的加载位置分析出来。
首先，通过非线性专用和桥梁线性，并使用系统BAP活载分析程序，能够将斜拉索的索力影响线分析并计算出来[3]。
其次，按照最不利的位置来对索力影响线进行布置。
最后对其影响线进行加载，能够将不同活载形式得到的最大活载索力增量求出来。
3.2分析恒载索力
通过优化方法能够得出设计阶段拉索的恒载索力。但是实际施工中计算理论的简化以及其他因素都会对索力产生直接的影响。在完成施工之后，为了得到成桥索力还要对其进行调索。在桥梁的运营过程中，桥梁结构会受到各种因素的影响而出现局部或者整体损伤，例如温度影响、环境侵蚀、荷载作用等等。
3.3分析安全性
按照一定的方法可以求出拉索95%强度保证值的安全系数。活载在不同的检测期会有所差别，从而影响安全系数，但是变化值较小。因此在进行拉索安全系数计算时只需考虑断丝概率的演化公式，不必考虑活载的影响。
4.结语
本文认为以钢丝样本实验结果为根据，能够对斜拉索的强度特性进行模拟，如果钢丝数量少于500，还要考虑到Daniel效率。在对斜拉桥对拉索进行安全评估时要考虑到断丝概率的线性增长。本文的结果可以被应用于评定斜拉索的安全性，并与斜拉桥运营期间的索力检测相结合，作为拉索维护和进一步损伤检测的重要参考。
参考文献
[1]朱立伟，李宏伟，等.基于人工鱼群算法的大跨度斜拉桥模型修正算法研究[J].公路交通技术. 2015，（01） .
[2]杨承洞，史锦华.贵州武佐河大桥斜拉索制作关键特性控制与质量评价[J].公路交通技术.2015，（01）.
[3]徐登云，孙小猛，赵飞，等.超高钻石型索塔“拉杆一撑杆”优化设计方法研究[J].铁道标准设计. 2015，（04）.
【关键词】斜拉桥；拉索；安全系数
对斜拉桥结构安全进行衡量的重要指标就是运营期间斜拉桥斜拉索的安全性，由于钢丝本身的疲劳和锈蚀而导致断裂，这一现象是导致斜拉索受到破坏的关键原因，斜拉桥在使用期间的失效事故大部分都是由拉索失效引发的。本文以某大桥斜拉索工程为例，对大跨度斜拉桥拉索安全性的分析方法进行了分析。
1.大跨度斜拉桥拉索强度模型分析
大跨度屋盖中的索承体系、吊桥的吊索、悬索桥的吊索和主缆、斜拉桥的斜拉索等在对静荷载和动荷载进行承受的时候都采用了缆索。通常在设计阶段将组成索的钢丝公称破断力加起来作为钢索公称破断索力。但是因为在结构评估阶段需要对拉索承载力进行准确的计算，并且要对在增长的荷载作用下钢索出现的失效过程的复杂性进行考虑，对钢丝在承受荷载和变形的时候出现的索内断丝、腐蚀、交互效应等情况的综合影响进行考虑[1]。
2.采用Monte Carlo法对拉索强度进行估算
首先，钢丝样本本构之间的关系：因为受到了试验设备条件的影响，一般从钢丝样本的室内拉伸试验中对拉索的强度进行研究。在工程施工后期，分别选取其上游两个拉索中的长钢丝实施静力试验。本文以试验结果为根据，选择两阶段模型对拉索钢丝的本构特性进行模拟，采用线性对第一阶段进行表示；采用简化成线性的方式对样本非线性后屈服特性进行表示。尽可能少的控制点、计算更加方便、简单是简化钢丝将本本构关系时必须遵守的原则。通过对E、εe、εu、σu等四个随机变量的利用，以试验结果为根据对随机变量的统计分布参数进行确定，其中统一量均值和试验均值之比就是均值系数，标准差与均值之比就是变异系数[2]。统一的统计分布式所有变量的服从对象。在本次研究中选择对数正态分布和正态分布，并未对随机变量之间的相关性等进行考虑，各个变量之间假设具有相互独立性。下表1为随机变量的统计分布。
其次，钢丝本构关系：采用简化模拟的方式将一根钢丝模拟成一个串联系统，这个串联系统是由m段钢丝试样共同组成的，那么该钢丝的强度也就是其中最弱节段的强度。采用L和L0来表示钢丝的长度和节段长度。这时候如果将拉力施加在钢丝端部，就会有不同的应变出现于不同的节段。在这种情况下，这个问题就变成了串联问题。
最后，拉索模型强度：可以采用钢丝串联模型对平行钢丝束拉索的强度进行模拟，在斜拉索中不需要对断裂后钢丝的摩擦效应进行考虑，认为一旦某根钢丝出现断裂的情况就会在承载中退出去。在钢索平均强度不断减小的同时，其同时也具有越来越小的强度变异系数，特别是一些中等数量钢丝的拉索中这个定值就是其平均强度。而这个效应就是所谓的Daniel效应，在该大桥拉索中钢丝数位109—301，因此必须考虑Daniel效应的影响。
3.分析拉索的安全性
3.1被活载引起的最大索力
在非线性几何分析大跨度斜拉桥时，分析的初態应该为恒载状态，分析活载的内力。如果斜拉桥的跨度不大于600米，可以使用线性挠度来对其进行分析。在初始状态下，可以对索力的影响线进行直接计算，通过一次性加载，将最不利的加载位置分析出来。
首先，通过非线性专用和桥梁线性，并使用系统BAP活载分析程序，能够将斜拉索的索力影响线分析并计算出来[3]。
其次，按照最不利的位置来对索力影响线进行布置。
最后对其影响线进行加载，能够将不同活载形式得到的最大活载索力增量求出来。
3.2分析恒载索力
通过优化方法能够得出设计阶段拉索的恒载索力。但是实际施工中计算理论的简化以及其他因素都会对索力产生直接的影响。在完成施工之后，为了得到成桥索力还要对其进行调索。在桥梁的运营过程中，桥梁结构会受到各种因素的影响而出现局部或者整体损伤，例如温度影响、环境侵蚀、荷载作用等等。
3.3分析安全性
按照一定的方法可以求出拉索95%强度保证值的安全系数。活载在不同的检测期会有所差别，从而影响安全系数，但是变化值较小。因此在进行拉索安全系数计算时只需考虑断丝概率的演化公式，不必考虑活载的影响。
4.结语
本文认为以钢丝样本实验结果为根据，能够对斜拉索的强度特性进行模拟，如果钢丝数量少于500，还要考虑到Daniel效率。在对斜拉桥对拉索进行安全评估时要考虑到断丝概率的线性增长。本文的结果可以被应用于评定斜拉索的安全性，并与斜拉桥运营期间的索力检测相结合，作为拉索维护和进一步损伤检测的重要参考。
参考文献
[1]朱立伟，李宏伟，等.基于人工鱼群算法的大跨度斜拉桥模型修正算法研究[J].公路交通技术. 2015，（01） .
[2]杨承洞，史锦华.贵州武佐河大桥斜拉索制作关键特性控制与质量评价[J].公路交通技术.2015，（01）.
[3]徐登云，孙小猛，赵飞，等.超高钻石型索塔“拉杆一撑杆”优化设计方法研究[J].铁道标准设计. 2015，（04）.